为什么我的MOSFET振荡?

mosfet是电子产品中最重要和最普遍的器件，无论是在集成电路中还是作为离散元件。MOSFET的使用非常简单:它们作为一个快速开关，可以通过向栅极终端施加电压而触发，栅极电压可以在逻辑电平上。当器件被调制为ON时，这允许实现非常高的增益，并且这些器件可以快速切换到脉冲驱动器等应用。

任何时候有一个驱动MOSFET的快速开关事件，都有可能在负载电路中激发一个欠阻尼振荡。这将更常被称为振铃，它是可取的，以防止这种情况发生在许多电路。为了识别潜在的MOSFET振荡，PCB布局和组件安装方法中有许多寄生元件必须被识别。在本指南中，我们将说明防止寄生振荡的简单方法。

MOSFET振铃和振荡

当一个电路被一个MOSFET驱动，并且MOSFET被快速地打开与一个脉冲应用到门端子，有两种可能的响应。

• 响
• 振荡

振铃是初始的瞬态响应，由于MOSFET电路中的无源电阻，它将衰减为零。就像RLC电路一样标准振荡器电路，由MOSFET驱动的电路可以显示振荡，振荡的类型或频率可以根据电路中的负载类型而变化。

所有设计用于功率传输的MOSFET都有三个共同的因素，当MOSFET及其负载电路被激发时，这些因素将导致无意振荡:

• 大跨导增益
• 寄生电容
• 寄生电感

MOSFET中的寄生电感通常来自于元件引线和连接到电路的走线，并且端子之间的互连可以创建一个具有反馈的电路。当它与负载或MOSFET体中的电容相互作用时，结果是寄生振荡。这样的振荡可以有很大的超调，这将破坏负载，MOSFET，或两者。

驱动的振荡

功率mosfet可以交流或直流驱动，典型的交流驱动是PWM信号或an交流正弦信号．然而，一般来说，任何周期的交流波形(甚至是调制波形)都适用于驱动MOSFET。下表描述了驱动振荡如何导致MOSFET电路，以及它们如何与振铃共存。

驾驶方法	响应类型	描述
快速脉冲	响	带有衰减振荡的瞬态响应
PWM脉冲流	响	边缘重复瞬态激励，平均直流输出
连续交流波	驱动的振荡	会有一个初始的瞬态响应，但这衰减和响应稳定为交流波
Sigma-delta调制脉冲流	振铃+振荡	边缘瞬态响应衰减，平均功率呈正弦输出;这非常类似于一个简单的PWM信号

当功率MOSFET被驱动在一个稳定的状态(纯粹的交流正弦或直流驱动)，然后任何初始振荡将衰减，不会持续。在这些情况下，跨导接近于零，MOSFET根据其传导载重线特性．

寄生振荡何时产生?

寄生振荡产生于通过正反馈的无意驱动，这是由于寄生在MOSFET组件。当负载电流突然变化(开关或短路)，或在跨导快速增加的瞬态开关期间，功率MOSFET容易发生寄生振荡。由开关事件引发的振荡也会缓慢衰减，所以它们看起来像振铃，但当重复激励时，它们可以持续。

由于正反馈，在MOSFET驱动电路中观察到寄生振荡。【来源:罗门哈斯］

稳定性的类型

描述MOSFET电路中发生的事情的更好方法是通过线性稳定性分析。这可以通过查看传递函数电路被一个MOSFET驱动。

注意，这仍然是一个LTI问题;我们这里没有非线性稳定性的问题，所以传递函数方法仍然是合适的。换句话说，MOSFET的增益只是一个比率，它不是传递给负载的功率的递增函数。因此，在mosfet中观察到的稳定性有三种类型:

1. 不稳定衰变轨道(门脉驱动)
2. 具有瞬态上升/下降的稳定极限环(由正弦门信号驱动)
3. 稳定极限环是两个或多个唯一稳定极限环的线性组合(复合正弦信号)
4. 具有叠加衰减轨道极限环的稳定极限环(sigma-delta调制信号)

上面的第1点描述了振铃，而上面的第2点到第4点分别描述了施加到栅极上的电压变化时的驱动振荡。传递函数，特别是传递函数中的极点，可以用pole-zero分析在SPICE这样的电路模拟程序中。

当您准备好创建和模拟mosfet驱动电路并识别振荡时，您可以使用中的仿真工具设计和模拟电路PSpice软件从节奏．PSpice用户可以访问功能强大的SPICE模拟器以及专业设计功能，如模型创建、绘图和分析工具等等。

订阅我们的通讯获取最新信息。如果您想了解更多Cadence如何为您提供解决方案，和我们的专家团队谈谈吧．